第一节　培养基的基本性质

体外培养细胞时，培养基是细胞赖以生存的环境，不仅要提供充足的营养，还要具备细胞生存和分裂增殖所需的物理化学特性，包括合适的渗透压、pH值等。

一、营养成分

维持细胞生长的营养条件一般包括以下几个方面：

（一）氨基酸

氨基酸是细胞合成蛋白质的原料。几乎所有细胞都需要12种氨基酸：缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、组氨酸、酪氨酸、精氨酸和胱氨酸。此外还需要谷氨酰胺，它在细胞代谢过程中有重要作用，所含的氮是核酸中嘌呤和嘧啶合成的来源，同样也是合成三磷酸腺苷、二磷酸腺苷、一磷酸腺苷所需要的基本物质。

（二）单糖

培养中的细胞可以进行有氧呼吸与无氧呼吸，六碳糖是主要能源。此外六碳糖也是合成某些氨基酸、脂肪、核酸的原料。细胞对葡萄糖的吸收能力最高，半乳糖最低。

体外培养动物细胞时，几乎所有的培养基或培养液中都以葡萄糖作为主要的能源物质。

（三）维生素

维生素是辅酶、辅基不可缺少的组成成分。生物素、叶酸、烟酰胺、泛酸、吡哆醇、核黄素、硫胺素、维生素B12都是培养基常有的成分。

（四）无机离子与微量元素

细胞生长除需要钠、钾、钙、镁、氮和磷等基本元素，还需要微量元素，如铁、锌、硒、铜、锰、钼、钒等。

二、pH值

大多数细胞适宜的pH值在7.2～7.8之间，pH值低于6.8或高于7.6都可能对细胞有害，甚至退变或死亡；但一些正常的成纤维细胞系在pH7.4～7.7生长良好。为了使培养基的pH值保持稳定，多在培养基中加入缓冲剂。并常在细胞培养液中加入酚红作为pH指示剂，pH值为7.0时呈橘红色，pH值为7.4时呈红色，pH值为7.6时呈桃红色，但这种通过指示剂判断培养基pH值的方法存在着较大的主观性。而无血清培养基和个性化培养基可能不含有或含有很少量的酚红，需要通过pH计等仪器检测pH值，结果更加准确可靠。

三、渗透压

大多数体外培养的细胞对渗透压具有一定的耐受能力，适宜的渗透压根据细胞类型和种族而异。人血浆渗透压约为290mmol/L，被视为体外培养人体细胞的最适渗透压；而鼠细胞渗透压在320mmol/L左右，鸡成纤维细胞在275～325mmol/L之间。据研究显示，大多数的哺乳动物细胞的渗透压在260～320mmol/L之间。

四、缓冲能力

在细胞培养的过程中，细胞代谢会产生大量的废物，尤其是CO2，它会和水结合产生碳酸，从而导致细胞培养液pH下降，所以细胞培养基必须具备一定的缓冲能力。细胞培养基最常用的缓冲剂为NaHCO3。

除此之外，培养基中还常使用磷酸盐作为缓冲剂，与NaHCO3相比，其缓冲能力较低，但对细胞毒性小、成本低，故在细胞培养中的应用更加广泛；HEPES（4-羟乙基哌嗪乙磺酸）液也是一种常用缓冲液，它是一种氢离子缓冲剂，细胞培养时的添加浓度一般为10～25mmol/L，在此范围内HEPES对细胞无毒害作用。

五、促生长因子及激素

相关报道证明，各种激素、生长因子对于维持细胞的功能、保持细胞的状态（分化或未分化）具有十分重要的作用。有些激素对许多细胞生长有促生长作用，如胰岛素，它能促进细胞利用葡萄糖和氨基酸。有些激素对某一类细胞有明显促进作用，如氢化可的松可促进表皮细胞的生长，泌乳素有促进乳腺上皮细胞生长作用等。

六、无毒、无污染

体外生长的细胞对微生物及一些有害有毒物质没有抵抗能力，因此培养基应达到无化学物质污染、无微生物污染（如细菌、真菌、支原体、病毒等）、无其它对细胞产生损伤作用的生物活性物质污染（如抗体、补体）。对于天然培养基，污染主要来源于取材过程及生物材料本身，应当严格选材，严格操作。对于合成培养基，污染主要来源于配制过程，配制所用的水和器皿应十分洁净，配制后应严格过滤除菌。